Bruno HÉNON - Automaticien Indépendant Services en automatisme industriel, études, programmation, installation, réglages, sous-traitance

Les réseaux locaux industriels de terrain.

Bus de terrain

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  Réseaux Ethernet

Arcnet - Bus de terrain déterministe.  

BUS DE TERRAIN INDUSTRIELS

Un bus de données peut il être un réseau ? , Arcnet, BitBus, CC-Link, CIP, Ethernet-IP, Fondation Fieldbus, FIP & World FIP, Modbus,Profibus, Profinet, Safetybus et Safetynet.

Réseaux Industriels d'Automatisme d'Usage Général Ou Spécialisé ?

Le terme « bus de terrain » a été utilisé depuis des dizaines d'années alors que les réseaux de communication industriels étaient en constante évolution. Par conséquent, ce terme a été ( et sera ) utilisé pour désigner beaucoup de choses différentes de telle façon qu'il apporte une certaine confusion et qu'il devient difficile de bien comprendre ce qu'il signifie de nos jours. Historiquement, on a commencé par parler de bus de données pour désigner la transmission d'une série de données d'un point à un autre en empruntant un chemin linéaire précis de faible distance. Avec le temps, le matériel est devenu plus performant, les données se sont multipliées, les demandes d'échanges aussi puisque ces derniers permettent d'éviter le câblage d'un certain nombre d'instruments. Il en résulte que les équipements communicants sont devenus de plus en plus nombreux et que les chemins de transmission l'ont été également.

L'usage a pérennisé l'appellation de bus à certaines technologies de communication, mais à l'heure actuelle, un réseau numérique de communication comportant plusieurs stations et plusieurs sources de données peut il encore être qualifié de bus de données après s'être autant éloigné de la définition d'origine ? ( Et plus généralement, quelles peuvent être les notions comprises dans les terme « bus » ou « bus de données » ? Un « bus » constitue t'il un « réseau » ? Un « réseau » est il un « bus » ? Le terme de « réseau » constitue t'il une abréviation pour « réseau de bus de données » ? Que peut on penser du terme « réseau de terrain » utilisé en lieu et place du terme « bus de terrain » ? )


Parmi les technologies de communication HART, Modbus, Profibus, IO-Link, Ethernet-IP, Ethercat ou Powerlink, quelles sont celles que l'on peut considérer comme étant des « bus de terrain » par exemple ? Ce terme est il relié à un ensemble d'applications spécifiques comme le contrôle de procédé, le contrôle d'axe, l'automatisation de la fabrication ou l'automatisation de machines ? Est ce qu'il concerne seulement les équipements booléens, ou seulement les équipements analogiques, ou seulement les capteurs et les actionneurs ? Inclut il les systèmes de supervision SCADA ? Un « bus de terrain » est il basé sur un ensemble de techniques spécifiques ( liaison série RS 232, RS 485 ou boucle de courant 4-20 mA ), sur une architecture spécifique ( maître / esclave, bus à jeton ) ou sur un support particulier ( câble en cuivre par exemple ) ? Un réseau de capteurs Ethernet ou un réseau d'instrumentation sans fil peuvent ils être considérés comme des bus de terrain ? La classification d'un réseau en tant que « bus de terrain » dépend elle de la performance de ce réseau ? Un réseau Ethernet 1 Gigabit peut il être qualifié de « bus de terrain » par le simple fait de pouvoir accéder à des capteurs ou à des actionneurs ?

Et que penser du terme « niveau de terrain » ? Où commence le « terrain » et où finit il ? Une armoire électrique est elle située au « niveau du terrain » ? N'importe quel client qui cherche à accéder à des données au travers d'un « bus de terrain » peut il se situer lui même au « niveau du terrain » ? Ou les équipements qui fournissent les données peuvent ils seulement être considérés au « niveau du terrain » ? Quid de la topologie ? Est ce qu'un « bus de terrain » utilise uniquement une topologie linéaire ? Un réseau peut il être un « bus de terrain » quand il utilise une topologie en étoile ou en anneau ?


Une définition pourrait elle être : un « bus de terrain » est un réseau qui accède directement aux capteurs et aux actionneurs, qui fournit des performances moyennes et qui possède des capacités assez universelles ? Mais dans quelle mesure cette définition est elle acceptable et pertinente ?

ARCNET - Une Technologie De Réseau Embarqué

Introduction , Spécifications standards, Architecture et caractéristiques, Bus à jeton.

Une Technologie Réseau Répandue Bien Que Sans Notoriété

« ARCNET » n'est pas une technologie très connue, en dépit du fait qu'elle ait été intégrée dans beaucoup de bus de terrain industriels dits propriétaires, ainsi que dans de très nombreux réseaux de bureautique, et en dépit du fait que plus de 22 millions de nœuds ont été vendus dans le monde jusqu'en 2014.

De même que pour les réseaux Ethernet et le bus CAN, ARCNET est une technologie portant uniquement sur les données ( la couche application n'est pas spécifiée, et elle n'est même pas mentionnée ). Ainsi, lorsqu'une société développait un nouveau réseau, ses ingénieurs utilisaient la technologie Arcnet pour construire la couche de données, puis ils programmaient leur propre couche application, habituellement sans mentionner que la technologie Arcnet était intégrée dans leurs produits. Subséquemment, Arcnet n'était pas visible par l'utilisateur.

Les réseaux « Arcnet » sont structurés autour d'une topologie en anneau, autour d'une topologie de bus linéaire ou autour d'une topologie en étoile et ils utilisent la technique du bus à jeton pour gérer et pour synchroniser les échanges de données. La technique du jeton convient particulièrement bien pour les réseaux industriels, et elle est souvent utilisée dans les applications d'automatisme en relation avec le contrôle industriel, la robotique et la manutention.

Standard Arcnet - Spécifications, Technologies Et Tutoriel  

Vous trouverez ici la présentation officielle et détaillée du standard portant sur ce bus de terrain temps-réel embarqué. Vous y découvrirez de manière substantielle ce dont il s'agit, quelle est l'histoire de ce réseau de terrain déterministe très populaire à une certaine époque, quelles en sont les technologies employées, quelles en sont les architectures possibles, quelles en sont les caractéristiques et quels bénéfices les principaux fabricants de systèmes d'automatisme programmable et leurs clients pouvaient bien espérer en tirer. Vous pourrez tout particulièrement y consulter tous les détails portant sur les spécifications du protocole, sur les topologies et sur les media supportés et vous aurez également la possibilité d'y télécharger les spécifications standards ( standards ANSI 878.1 et ANSI 878.2 ) ainsi que le tutoriel de présentation rédigé par le consortium.

Tutoriels, Introduction, Présentation Et Connaissances De Base  

En complément, vous pouvez également télécharger la présentation officielle du réseau Arcnet, rédigée en anglais (   ) par des membres de l'organisation en charge du développement.

Bus À Jeton - Technologie Réseau Pour Synchroniser Les Données

La technologie de bus à jeton utilisée par ARCNET   ( voir ci-dessus ) est une technique de synchronisation des transmissions répandue, spécialement adaptée aux réseaux d'automatisme. Cette technique appelée également « anneau à jeton », « réseau à jeton » ou « bus à jeton » s'avère par ailleurs plus simple et bien différente des techniques de synchronisation d'horloges utilisées maintenant dans les réseaux industriels temps-réel.


Le gestionnaire du réseau ( ou le « maître » du réseau ) fait circuler un jeton unique qu'il distribue successivement à chaque équipement connecté pour leur donner l'autorisation de transmettre. Une fois que tous les équipements ont transmis leurs données, un nouveau tour recommence ( d'où le terme d'anneau ).


Ce mécanisme garantit qu'il n'y aura aucun risque de collision pendant la transmission. Des fonctionnalités telles que la gestion de priorités ( messages ou équipements ) peuvent être implémentées facilement et fonctionnent très bien avec cette technique. L'utilisation de la technique du jeton aide à obtenir sans beaucoup d'effort un comportement déterministe et des caractéristiques temps réel dans une certaine mesure.

BITBUS IEEE 1118 - Un Réseau Standard

Spécifications.

Un Réseau De Terrain Maître-Esclave

« BitBus » est un réseau de terrain ouvert et non propriétaire basé sur des technologies standards comme la liaison série RS-485 et SDLC. Il consiste en un système de communication maître-esclave simple à utiliser autorisant un maître à communiquer avec 249 esclaves au maximum. Ce bus de communication numérique est une norme internationale référencée sous l'appellation IEEE-1118.

Spécifications, Présentation Du Standard Et Questions Courantes  

www.bitbus.org

CC-LINK - Un Réseau d'Usine À Haute Performance

Présentation de la technologie.

Un Bus De Terrain Rapide Et Déterministe

CC-Link ( Lien de contrôle et de communication ) est un réseau de terrain qui gère les données de contrôle et d'information à haute vitesse avec des caractéristiques déterministes. Il est destiné à l'automatisation industrielle et à l'automatisation de procédés. Ce système de communication a été originellement développé par la société Mitsubishi Electric, et plus de 4 millions de nœuds ont d'ores et déjà été installés. La famille de réseaux basés sur cette technologie est constituée du bus de terrain ouvert CC-link, de CC-link LT ( dédié aux capteurs et aux actionneurs ), de CC-Link Safety ( dédié aux applications de sûreté ) et de CC-Link IE ( Ethernet industriel 1 gigabit avec trois versions : CC-Link IE-Control, CC-Link IE-Field et la dernière mouture : CC-Link IE TSN qui est une version Ethernet industriel temps réel ou « sensible au temps » ).

Technologies Des Différentes Versions  

www.cc-link.org

CIP - Protocole Industriel Pour Une Communication Simplifiée

Présentation et caractéristiques techniques.

Un Réseau De Terrain Orienté Objet

« CIP » ( protocole industriel de communication à usage général ) est un système de réseau orienté « objet » qui est la base de tous les réseaux de la famille « CIP ». Chaque objet a des attributs ( les données ), des services ( les commandes ) et un comportement ( la réaction à des événements ).

Depuis que les réseaux basés sur ce protocole ( CIP, ControlNet, DeviceNet, Ethernet-IP, CIP Safety, CIP Motion, CompoNet et beaucoup d'autres extensions ) sont basés sur une couche application commune, les données d'application restent les mêmes quelle que soit l'implémentation de réseau considérée. Le programmeur de l'application n'a même plus besoin de savoir à quel réseau un équipement est connecté.

Présentation Du Protocole Et De Ses Caractéristiques  

« ODVA » - l'association de vendeurs de produits DeviceNet - est une association internationale de constructeurs de systèmes d'automatisme qui supporte tous les réseaux de communication industriels basés sur la technologie CIP. L'organisation gère le développement de ces technologies et assiste les utilisateurs des réseaux les utilisant en leur fournissant des outils logiciels utilitaires et des supports de formation.


www.odva.org

ETHERNET IP - Un Réseau Ethernet Industriel Basé Sur CIP

Architecture et documentation technique.

Un Réseau Ethernet De Terrain Orienté Objet

« EtherNet-IP » est un réseau Ethernet basé sur le protocole CIP. Il constitue lui même la base du réseau ControlNet. De même qu'avec tous les autres réseaux CIP, il implémente le protocole CIP au niveau de la couche session et au dessus. Sa « couche de transport » et les couches du dessous sont adaptées selon les standards d'Ethernet.

Vue d'Ensemble Et Documentation Technique  

www.odva.org

FIELDBUS - Un Réseau Pour Le Contrôle Et l'Instrumentation

Technologie et guide technique.

Bus De Terrain Pour Les Applications De Procédé Et De Manutention

« Fondation Fieldbus » est un système de communication ouvert constitué d'une architecture et d'un protocole pourvus de caractéristiques réseau temps réel. Ce système a été spécialement conçu pour être déployé dans des applications de contrôle de procédé ou dans des applications de fabrication. Sa plus grande particularité est peut-être le fait de pouvoir communiquer directement avec les équipements d'instrumentation.

Il s'agit d'un standard de communication complètement numérique, puisque seules des données digitales sont échangées, et qu'aucune boucle de courant 4-20 mA ni aucun autre signal analogique ne sont nécessaires. Dit autrement, il s'agit d'un protocole embarqué dans des réseaux d'instrumentation, et la base que constitue ce « réseau » est appelée « bus de terrain » ( Mais enfin, c'est quoi un bus de terrain ? ).

De façon native, Fondation Fieldbus utilise quelques standards répandus, comme FBM ( modèle de bloc fonction ), EDDL ( langage de description des équipements électroniques ), FDI ( intégration d'équipements de terrain ) et FDT ( outils pour les appareils de terrain ). Les versions principales de Fondation Fieldbus sont « Fondation Fieldbus H1 » ( la version initiale ), « Fondation Fieldbus HSE » ( « Ethernet grande vitesse » basé sur les technologies Fast Ethernet ), et « Fondation Fiedlbus SFI » ( fonctions d'instrumentation répondant à des critères de sûreté ).

Présentation, Guides Techniques Et Questions Courantes  

www.fieldbusinc.com.

FIP - Un Protocole d'Instrumentation Usine

Introduction au réseau, Introduction à la technologie, Spécifications du protocole, .

Un Réseau De Terrain Temps Réel Pour Le Contrôle Et l'Instrumentation

« FIP » ( protocole d'instrumentation industriel ) a été conçu comme un réseau temps réel complètement numérique d'un interlocuteur à un autre. Il permet de raccorder tous les équipements d'une installation automatisée ( les contrôleurs, les interfaces opérateurs, les capteurs, l'instrumentation, les actionneurs, les variateurs et cætera ). La principale caractéristique de « WorldFIP » est d'utiliser un protocole unique et simple pour couvrir en même temps les besoins de communication en temps réel et les besoins de communication en arrière plan d'un système de contrôle ou d'instrumentation.

Le protocole a été créé par la société « Alstom ». Son extension « WorldFIP » est enregistrée comme standard Européen sous la référence « EN 50170 ». L'association des utilisateurs a été dissoute en 2007, néanmoins le CERN de Genève ( en Suisse ) utilise plus de 450 kms de câble WorldFIP pour connecter environ 12 000 nœuds au sein du LHC, le grand collisionneur de particules.

Introduction - Caractéristiques, Architecture et Topologies  

Cette introduction détaillée ( 29 pages ) présente dans une première partie les principes de base, la structure de communication, les performances et les topologies disponibles. La seconde partie introduit au modèle du réseau et à la base de données temps réel distribuée ( présentation des modèles client-serveur, producteur-consommateur etc … ). La dernière partie présente la structure du système selon le modèle des couches OSI.

Vous pourrez trouver en complément quelques informations sur le réseau industriel FIP sur le site d'équipements open-source ( open hardware organization ) hébergé par le CERN.

Société ALSTOM

Vue D'Ensemble Sur La Technologie  

Ce document de 25 pages vous présente une récapitulation de synthèse sur la technologie, en commençant par les composants électroniques et les contrôleurs de communication que cette technologie réseau utilise. Vous y trouverez ensuite une description des librairies de communication, et enfin la présentation de quelques outils logiciels.

www.dia.uniroma3.it

Protocole WorldFIP  

En accord avec le standard de communication OSI, ces spécifications décrivent quelles sont les différentes couches du modèle qui ont été utilisées pour mettre en place les fonctionnalités désirées et comment ces couches ont été appliquées :

Ce document de spécification définit aussi le protocole, comment gérer le réseau avec les services locaux, avec les services distants et avec des applications multiples. La dernière section porte sur la sécurité. Elle présente les mécanismes utilisés pour gérer la redondance du support, la détection d'erreurs dans la couche physique, et comment le contrôle des trames est séquencé.

J. DE AZEVEDO, N. CRAVOISY - WorldFIP

MODBUS - Un Bus De Terrain Standard D'Usage Général

Modbus Plus, Protocole - Trames et requêtes, Spécifications et ressources techniques.

Un Bus d'Automatisme De Terrain Simple, Robuste Et Populaire

Le protocole « ModBus » est une structure de messagerie développée en 1979 par la société MODICON ( qui fait désormais partie du groupe Schneider Electric ).

Ce standard est utilisé pour établir une communication « maître / esclave » et « client / serveur » entre des équipements dits « intelligents ». Il se décline en plusieurs versions ( ASCII, RTU, TCP, ModBus Plus et ModBus Plus I/O ), les versions plus couramment rencontrées étant les suivantes :

ModBus Plus - Planification, Installation Et Services  

Schneider electric / Télémécanique

Cours Sur Le Protocole, Les Trames Et Les Requêtes
Spécifications Officielles Et Ressources Techniques.  

Ce dossier propose tout un ensemble de ressources techniques et de ressources pratiques relatives aux différentes versions implémentées.

www.modbus.org

PROFIBUS - Un Réseau De Terrain Ouvert

Spécifications - Technologie - Exploitation, manuel de mise en œuvre.

Un Bus De Terrain Ouvert, Rapide Et Répandu

« PROFIBUS » est un système de communication numérique ouvert couvrant une vaste gamme d'applications, particulièrement destiné à répondre aux besoins de communication de l'automatisation industrielle et de l'automatisation de procédés Il cible les applications rapides et critiques en temps ainsi que les tâches de communication complexes.

La famille rassemblée autour de la technologie de base se décline en plusieurs versions destinées à couvrir des applications bien définies comme Profibus-DP ( périphérie décentralisée ), Profibus-PA ( automatisation de procédé ), Profinet ( Profibus sur Ethernet ), ProfiDrive ( variateurs de fréquence ) et Profinet-IO ( capteurs et actionneurs ), plus beaucoup d'autres encore.

Présentation Et Exploitation De La Technologie

www.profibus.com

PROFINET - Le Réseau « Profibus » Version Ethernet

Technologie, théorie et pratique, manuel profinet / profibus de mise en œuvre.

PROFIBUS Adopte La Technologie Ethernet Industriel

« Profinet » représente le réseau quasi universel de la famille Profibus, puisqu'il en est une déclinaison qui intégre les technologies Ethernet. De cette façon, « Profinet » bénéficie des avantages et des fonctionnalités d'Ethernet tout en bénéficiant des avantages de Profibus, conduisant à une technologie de réseau Ethernet industriel adéquat. Cette évolution satisfait donc à tous les besoins des applications d'automatisme et peut tout aussi bien être utilisée pour des applications basiques, pour des applications de contrôle de procédé, pour des applications de sûreté ou pour des applications de contrôle d'axes.

Spécifications, Technologie, Forums Utilisateurs Et Questions Fréquentes

www.profibus.com

Le Manuel De Mise En Œuvre Profinet / Profibus  

Ce document technique très complet de plus de 300 pages présente tout ce qu'il y a à savoir sur la famille Profinet / Profibus et comment bien utiliser chacun de ses composants d'un point de vue matériel. Vous y trouvrez les différentes implémentations de la technologie, les détails sur leurs caractéristiques techniques, sur les architectures et les topologies sur lesquelles elles reposent, sur les configurations autorisées, sur les composants utilisés, sur le câblage et sur les connecteurs, le tout accompagné des instructions de câblage et de montage.

www.siemens.com

SAFETYBUS, SAFETYNET - Réseaux Industriels Pour La Sûreté

Connaissances de base sur SafetyNet-P, Introduction à SafetyBus-P.

Des Réseaux De Sûreté Ethernet Temps Réel Et Déterministes

« SafetyNET p » a été développé par la société PILZ en tant que réseau Ethernet temps réel déterministe destiné aux environnements industriels, afin d'en sécuriser les fonctions les plus critiques. Il s'agit d'une évolution du système de communication de sûreté « SafetyBUS p », créé lui aussi par la même société. Techniquement, leur couche d'application est basée sur la couche d'application du réseau CAN open.

Introduction À SafetyNet-P  

Ce système de bus de terrain multi-maîtres est basé sur Ethernet et destiné aux réseaux de communication numérique en industrie. Son objectif est de permettre des communications en temps réel et de fournir simultanément un échange de données.


Au travers de ces diapositives, Sharani Shankaran présente tout d'abord la couche physique et deux de ses composantes : la ligne de trame temps réel ( RTFL ) et le réseau de trame temps réel ( RTFN ).


L'auteur décrit ensuite le modèle de communication composé de deux canaux séparés : le canal de données cycliques ( CDC ) et le canal de messagerie ( MSC ).


L'auteur poursuit avec une courte présentation sur la gestion des communications, suivie de la description de la couche application qui est basée sur la couche application de CAN open et qui transmet les données en utilisant des conteneurs de données PDO ( typiquement dans des canaux CDC ) et des services SDO.

Finalement, après la présentation de la synchronisation des horloges, le rédacteur nous décrit le modèle de communication sécurisé, la couche de communication sécurisée et la couche application sécurisée. Ce mécanisme est chargé de détecter les défauts dans le but de prévenir les pannes des procédés critiques. Les couches de sécurisation implémentent la sûreté des transmissions de données et maintiennent l'intégrité des canaux de communication. Ces éléments représentent ce qui est le plus essentiel et le plus spécifique au système de communication Safety-Net ( en quelque sorte, ils peuvent être considérés comme son empreinte ) en comparaison avec les bus de terrain parmi les plus courants.

Sharani Shankaran

Présentation Succincte De La Version SafetyBus-P

Ce système de communication ouvert transmettant en ligne série ( RS-232 / RS-485 ) est basé sur le système de bus CAN. Son but est de mettre en œuvre des dialogues hautement sécurisés entre des systèmes critiques, qui peuvent être des équipements de sécurité tels que des arrêts d'urgence ou des barrières de sécurité par exemple, tout en respectant les caractéristiques et les contraintes de l'application. Une de ses caractéristique parmi les plus importantes est qu'une perte de données, une répétition de données, une corruption ou un retard au cours d'un transfert de données seront détectés. Dans le cas où une erreur apparaît, le groupe d'entrées / sorties qui lui est apparenté sera stoppé ou / et non autorisé à démarrer.

Par les temps qui courent, la technologie SafetyBus-P a été adaptée. Elle s'est développée d'une façon plus moderne vers la technologie Safety Net p - qui repose maintenant sur Ethernet - tout en conservant quelques unes des caractéristiques de la technologie CAN.

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